KR101483126B1 - Organic eletrolyte and lithium battery using the same - Google Patents

Organic eletrolyte and lithium battery using the same Download PDF

Info

Publication number
KR101483126B1
KR101483126B1 KR20080021565A KR20080021565A KR101483126B1 KR 101483126 B1 KR101483126 B1 KR 101483126B1 KR 20080021565 A KR20080021565 A KR 20080021565A KR 20080021565 A KR20080021565 A KR 20080021565A KR 101483126 B1 KR101483126 B1 KR 101483126B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
carbon atoms
substituted
unsubstituted
electrolytic solution
Prior art date
Application number
KR20080021565A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20090096153A (en
Inventor
이석수
이동준
류영균
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR20080021565A priority Critical patent/KR101483126B1/en
Priority to US12/196,371 priority patent/US8101297B2/en
Publication of KR20090096153A publication Critical patent/KR20090096153A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101483126B1 publication Critical patent/KR101483126B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566Liquid materials
    • H01M10/0567Liquid materials characterised by the additives
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0017Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0025Organic electrolyte
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 리튬염; 고유전율 용매와 저비점 용매를 함유하는 유기용매; 및 하기 화학식 1로 표시되는 실란계 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전해액을 개시한다:The present invention relates to a lithium salt; An organic solvent containing a high-boiling solvent and a low-boiling solvent; And a silane-based compound represented by the following formula (1): < EMI ID = 1.0 >

<화학식 1>&Lt; Formula 1 >

Figure 112008016949719-pat00001
Figure 112008016949719-pat00001

식중,In the formula,

상기 n 은 1 내지 5의 정수이며,N is an integer of 1 to 5,

상기 R1, R2, R3, R4, R5 및 Z은 발명의 상세한 설명을 참조한다.R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and Z refer to the detailed description of the invention.

본 발명의 유기전해액 및 이를 채용한 리튬 전지는 전해질의 분해를 억제하여 사이클 특성이 개선되고 수명 열화를 억제할 수 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The organic electrolytic solution and the lithium battery employing the organic electrolytic solution of the present invention can suppress the decomposition of the electrolyte and improve the cycle characteristics and suppress the deterioration of the service life.

Description

유기전해액 및 이를 채용한 리튬 전지{Organic eletrolyte and lithium battery using the same}[0001] The present invention relates to an organic electrolytic solution and a lithium battery employing the organic electrolytic solution,

본 발명은 유기 전해액 및 이를 포함하는 리튬전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유기 전해액에 포함된 전해질의 분해를 억제하여 전지의 사이클 특성을 개선하고, 수명 열화를 억제할 수 있는 첨가제를 도입하여 성능이 향상된 유기 전해액, 이러한 유기 전해액을 채용하여 사이클 특성이 개선된 리튬 전지에 관한 것이다.The present invention relates to an organic electrolytic solution and a lithium battery including the same. More particularly, the present invention relates to an organic electrolytic solution and a lithium battery including the same, This improved organic electrolytic solution, a lithium battery having improved cyclic characteristics by employing such organic electrolytic solution.

최근 전자 산업의 발달로 휴대용 전화기, 디지털 카메라 및 노트북 컴퓨터 등의 전자기기의 휴대화 및 무선화가 급속히 진행되고 있으며, 이들의 구동 전원으로서 경량 및 소형이면서 고에너지 밀도를 가진 이차 전지에 대한 요구가 높아지고 있다. 이들 전지 중에서 양극 활물질로서 4V급의 전압을 나타내는 리튬 함유 금속 산화물을 사용하며, 음극으로는 리튬을 흡방출할 수 있는 탄소질 재료를 사용하는 비수계 전해액 리튬전지가 고전압 및 고에너지 밀도를 갖는 전지로서 많은 연구가 진행되고 있다.BACKGROUND ART [0002] With the recent development of the electronic industry, portable and wireless electronic devices such as portable telephones, digital cameras, and notebook computers are rapidly moving, and there is a growing demand for secondary batteries having lightweight, compact and high energy density as their driving power sources have. Among these batteries, a lithium-containing metal oxide showing a voltage of 4 V is used as a positive electrode active material, and a nonaqueous electrolyte lithium battery using a carbonaceous material capable of absorbing and discharging lithium as a negative electrode is a battery having high voltage and high energy density Many researches have been carried out.

리튬 전지의 평균 방전 전압은 3.6 내지 3.7V 정도로 다른 알칼리 전지, 니 켈 금속 하이드라이드 전지, 니켈-카드뮴 전지 등에 비하여 높은 전력을 얻을 수 있으나, 이런 높은 구동 전압을 내기 위해서는 충방전 전압 영역인 0 내지 4.2V에서 전기화학적으로 안정한 전해액 조성물이 요구된다. 이를 위해 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트 등의 환상 카보네이트계 용매 등의 혼합물을 전해액으로서 주로 사용하고 있다.The average discharge voltage of the lithium battery is about 3.6 to 3.7 V, which is higher than other alkaline batteries, nickel metal hydride batteries, and nickel-cadmium batteries. However, in order to obtain such a high driving voltage, An electrochemically stable electrolyte composition at 4.2 V is required. For this purpose, a mixture of a cyclic carbonate-based solvent such as ethylene carbonate, propylene carbonate, and butylene carbonate is mainly used as an electrolytic solution.

이들 중 에틸렌 카보네이트계 전해질의 경우 고전압에서 전해질 분해 및 가스 발생으로 인해 전지의 안정성 및 열적 안정성이 저하되는 현상이 발생하는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하고자 고전압 안정성이 우수한 프로필렌 카보네이트를 사용하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 프로필렌 카보네이트계 전해질을 사용하는 경우 음극 전극 표면에서 용매 분해 반응 및 코-인터칼레이션(co-intercalation)이 지속적으로 발생하여 균일 고체 전해질 막(Solid electrolyte Interface; 이하 "SEI"라 칭함)을 형성하는 것이 곤란하고, 용매와 리튬 이온이 동시에 탄소 내부에 삽입되는 현상이 발생하여 충방전 효율이 저하되는 문제점이 있다.Among them, the ethylene carbonate electrolyte has a problem in that stability and thermal stability of the battery are lowered due to electrolyte decomposition and gas generation at a high voltage. In order to solve such problems, researches have been actively conducted to use propylene carbonate having high voltage stability. However, when a propylene carbonate electrolyte is used, solvent decomposition reaction and co-intercalation are continuously generated on the surface of the cathode electrode to form a solid electrolyte interface (SEI) And the solvent and the lithium ion are simultaneously inserted into the carbon, resulting in a problem that the charging and discharging efficiency is lowered.

상기 SEI 피막은 초기에 형성된 후 충방전 중에 리튬 이온과 탄소 음극 또는 다른 물질과의 반응을 억제하며, 이온 터널의 역할을 수행한다. 이온 터널은 리튬 이온을 용매화시켜 함께 이동하는 분자량이 큰 전해액의 유기 용매들이 탄소 부극에 함께 코-인터칼레이션되어 탄소 음극 구조가 붕괴되는 것을 억제하는 역할을 수행한다. 따라서 SEI 피막이 형성되면 리튬 이온은 다시 탄소 음극이나 다른 물질과 부반응을 하지 않게 되어 리튬 이온의 양이 가역적으로 유지된다.The SEI coating inhibits the reaction between lithium ions and carbon anodes or other materials during charging and discharging after initial formation, and functions as an ion tunnel. The ion tunnel plays a role of suppressing the collapse of the carbon cathode structure by co-intercalating the organic solvent of the electrolytic solution having a large molecular weight, which is solvated by lithium ion, together with the carbon anode. Therefore, when the SEI film is formed, the lithium ion does not react with the carbon anode or the other material, and the amount of the lithium ion is reversibly maintained.

그러나 충방전이 진행됨에 따라 극판의 팽창과 수축이 반복적으로 계속되고 부분적으로 과전압이 걸리는 등의 이유로 SEI 피막과 같은 패시베이션층은 시간이 경과함에 따라 서서히 붕괴되어 주위 전해액에 노출된 음극 표면과 반응하는 부반응을 지속적으로 일으키게 된다. 이때 생성되는 주요 기체들은 사용된 카보네이트 종류와 음극 활물질에 따라 CO, CO2, CH4, C2H6 등이 발생되며, 계속적인 기체 발생으로 인하여 전지 내부의 압력이 상승하면서 사이클 특성이 현저히 저하되는 문제가 있다.However, due to repeated expansion and contraction of the electrode plate and partial overvoltage as the charge and discharge progresses, the passivation layer such as the SEI film gradually collapses with time and reacts with the surface of the negative electrode exposed to the surrounding electrolyte The side reaction is continuously caused. The main gases generated at this time are CO, CO 2 , CH 4 , C 2 H 6 and the like depending on the kind of the carbonate used and the anode active material, and the pressure inside the cell rises due to continuous gas generation, There is a problem.

또한 흑연계 음극 활물질에 따라 카보네이트계 전해액이 분해되고, 탄소 재료의 박리가 일어나면서 전기용량이나 사이클 특성, 보존특성 등의 전지 특성이 저하된다. 특히, 프로필렌 카보네이트를 포함하는 전해액에서는 이러한 현상이 현저히 발생하며, 최초 충전시 프로필렌 카보네이트가 음극에서 분해되어 초기 용량 감소가 많이 일어나는 원인이 되고 있다.Further, the carbonate-based electrolyte is decomposed according to the graphite-based negative electrode active material, and the carbon material is peeled off, thereby deteriorating battery characteristics such as electric capacity, cycle characteristics, and storage characteristics. Particularly, this phenomenon occurs remarkably in an electrolytic solution containing propylene carbonate, and propylene carbonate is decomposed on the cathode at the time of initial charging, which causes a decrease in the initial capacity.

흑연계 음극 활물질에 의한 환상 카보네이트류의 분해 및 탄소 재료의 박리를 억제하는 방법으로서 프로필렌 카보네이트와 에틸렌 카보네이트를 베이스로 하는 전해액에 크라운 에테르를 첨가하여 전해액 분해를 억제하는 방법이 시도되고 있으나, 이 경우 비싼 크라운 에테르를 다량 첨가해야 하므로 경제성이 저하되고, 전지 특성의 개선도 불충분하여 실용성이 저하되는 문제가 있다.As a method for suppressing the decomposition of the cyclic carbonates by the graphite anode active material and the detachment of the carbon material, a method of suppressing decomposition of the electrolyte by adding crown ether to the electrolyte based on propylene carbonate and ethylene carbonate has been attempted. Expensive crown ethers must be added in a large amount, resulting in deteriorated economical efficiency and insufficient improvement of battery characteristics.

또한 일본 특허 공개 평8-45545호에서는 프로필렌 카보네이트와 에틸렌 카보네이트 베이스에 비닐렌 카보네이트를 첨가하여 전해액의 분해를 억제하는 것이 기 재되어 있다. 이 방법에 따르면 첨가제인 비닐렌 카보네이트가 충전시 음극으로 환원되어 그래파이트 표면에 불용체 피막을 형성하고, 이에 따라 프로필렌 카보네이트와 에틸렌 카보네이트 등 용매의 환원이 억제된다.Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-45545 also discloses that vinylene carbonate is added to propylene carbonate and ethylene carbonate base to inhibit decomposition of the electrolyte solution. According to this method, vinylene carbonate as an additive is reduced to a negative electrode upon charging to form an insoluble film on the surface of graphite, thereby suppressing the reduction of solvents such as propylene carbonate and ethylene carbonate.

그러나 비닐렌 카보네이트를 사용하는 이와 같은 방법은, 초기 충전시 완전한 SEI 피막을 생성시키지 못하여, 상온에서 충방전을 반복함에 따라 피막에 균열이 발생하고, 이 부분에 비닐렌 카보네이트가 다시 분해되어 소모되기 때문에 안정된 사이클 특성이 얻어지지 않는다는 문제가 있다. 또한 비닐렌 카보네이트 함량 증가시 수명특성이 개선되는 효과는 있으나, 저온 방전 용량이 급격히 하락하고, 고온 방치시 고온 스웰링이 발생하는 문제가 있다.However, such a method using vinylene carbonate fails to generate a complete SEI film at the time of initial charging, and cracks are generated in the film as the charge and discharge are repeated at room temperature, and vinylene carbonate is decomposed and consumed again at this portion Therefore, there is a problem that a stable cycle characteristic can not be obtained. In addition, although the lifetime characteristics are improved when the content of vinylene carbonate is increased, there is a problem that the low-temperature discharge capacity is rapidly lowered and high-temperature swelling occurs at high temperature.

본 발명이 해결하고자 하는 제1 과제는 카보네이트계 용매의 분해 전위보다 높은 전위에서 분해(환원) 반응이 일어나는 물질을 사용하여 용매 분해 반응이 일어나기 이전에 균일하고 치밀한 SEI를 형성하는 유기 전해액을 제공하는 것이다.The first problem to be solved by the present invention is to provide an organic electrolytic solution forming a uniform and dense SEI before a solvent decomposition reaction takes place using a substance in which a decomposition (reduction) reaction occurs at a potential higher than the decomposition potential of a carbonate- will be.

본 발명이 해결하고자 하는 제2 과제는 상기 유기 전해액을 채용한 리튬 전지를 제공하는 것이다.A second problem to be solved by the present invention is to provide a lithium battery employing the organic electrolyte solution.

상기 제1 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,According to an aspect of the present invention,

리튬염;Lithium salts;

비수계 유기 용매; 및Non-aqueous organic solvents; And

하기 화학식 1의 화합물;을 포함하는 유기 전해액을 제공한다:Claims 1. An organic electrolytic solution comprising:

<화학식 1>&Lt; Formula 1 >

Figure 112008016949719-pat00002
Figure 112008016949719-pat00002

식중,In the formula,

상기 n은 1 내지 5의 정수를 나타내고,N represents an integer of 1 to 5,

상기 Z는 전자 흡인성 작용기를 나타내고,Z represents an electron-withdrawing functional group,

상기 R1, R2, R3, R4 및 R5는 각각 동일 또는 상이할 수 있으며, 수소원자, 할로겐원자, 니트로기, 시아노기, 카르복실기, 아실기, 설포닐기, 카르복시알데히드기, 카르복시아미도기, 4급 암모늄기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 2 내지 20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 2 내지 20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의 아릴옥시카르보닐기, 탄소수 8 내지 30의 아르알킬옥시카르보닐기, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소원자수 1 내지 20의 할로알킬기를 나타낸다.R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 may be the same or different and each represents a hydrogen atom, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, a carboxyl group, an acyl group, a sulfonyl group, a carboxyaldehyde group, , A quaternary ammonium group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms, An aryl group having 6 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkoxy group having 2 to 20 carbon atoms A substituted or unsubstituted aryloxycarbonyl group having 7 to 30 carbon atoms, an aralkyloxycarbonyl group having 8 to 30 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted haloalkyl group having 1 to 20 carbon atoms I will.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 전자 흡인성 작용기는 시아노기, 니트로 기, 할로겐 원자, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 할로알킬기가 바람직하다.According to one embodiment of the present invention, the electron-withdrawing functional group is preferably a cyano group, a nitro group, a halogen atom, or a substituted or unsubstituted haloalkyl group having 1 to 20 carbon atoms.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 n은 1의 값을 갖는다.According to an embodiment of the present invention, n has a value of 1.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 화학식 1의 화합물의 함량은 유기 전해액 전체 중량에 대하여 0.01 내지 10중량%의 함량을 갖는다.According to one embodiment of the present invention, the content of the compound of Formula 1 is 0.01 to 10% by weight based on the total weight of the organic electrolytic solution.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 화학식 1의 화합물의 함량은 유기 전해액 전체 중량에 대하여 1 내지 5중량%의 함량을 갖는다.According to one embodiment of the present invention, the content of the compound of Formula 1 is 1 to 5% by weight based on the total weight of the organic electrolytic solution.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 비수계 유기 용매는 고유전율 용매와 저비점 용매로 이루어진 혼합 유기용매가 바람직하다.According to an embodiment of the present invention, the non-aqueous organic solvent is preferably a mixed organic solvent comprising a high-boiling solvent and a low-boiling solvent.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 비수계 유기 용매는 환상 카보네이트, 비환상 카보네이트, 지방족 카르복실산 에스테르, 비환상 에테르, 환상 에테르, 알킬 인산 에스테르 또는 그 불화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상이 바람직하다.According to one embodiment of the present invention, the non-aqueous organic solvent is one or more selected from the group consisting of cyclic carbonates, non-cyclic carbonates, aliphatic carboxylic acid esters, acyclic ethers, cyclic ethers, alkyl phosphate esters, Two or more are preferable.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 환상 카보네이트는 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트 및 비닐렌 카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상이 바람직하다.According to one embodiment of the present invention, the cyclic carbonate is preferably one or more selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and vinylene carbonate.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 리튬염은 LiPF6, LiBF4, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, LiSbF6, CF3SO3Li, LiN(SO2CF3)2, LiC4F3SO3, LiAlF4, LiAlCl4, LiN(SO2C2F5)2, LiN(CXF2X+1SO2)(CyF2+ySO2)(여기서, x 및 y는 자연수임), LiCl 및 LiI로 이루어진 군 으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.According to one embodiment of the invention, the lithium salt is LiPF 6, LiBF 4, LiAsF 6 , LiClO 4, LiCF 3 SO 3, LiSbF 6, CF 3 SO 3 Li, LiN (SO 2 CF 3) 2, LiC 4 F 3 SO 3, LiAlF 4 , LiAlCl 4, LiN (SO 2 C 2 F 5) 2, LiN (C X F 2X + 1 SO 2) (C y F 2 + y SO 2) (where, x and y are natural numbers), LiCl and LiI One or two or more selected from the group consisting of

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 화학식 1의 화합물로서는 하기 화학식 2의 화합물이 바람직하다:According to one embodiment of the present invention, the compound of Formula 1 is preferably a compound of Formula 2:

<화학식 2>(2)

Figure 112008016949719-pat00003
Figure 112008016949719-pat00003

상기 제2 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,In order to achieve the second object,

상술한 바와 같은 유기 전해액;An organic electrolytic solution as described above;

양극;anode;

음극; 및cathode; And

상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터;를 구비하는 리튬 전지를 제공한다.And a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode.

이하에서 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명에 따른 유기 전해액은 상기 화학식 1의 화합물을 첨가제로 사용하여 전해액에 사용된 유기 용매의 분해 전위보다 높은 전위에서 분해(환원) 반응을 유발함으로써 유기 용매의 분해 반응이 일어나기 이전에 균일하고 치밀한 SEI 피막을 전극 표면에 균일하게 형성하게 된다.The organic electrolytic solution according to the present invention causes the decomposition (reduction) reaction at a potential higher than the decomposition potential of the organic solvent used in the electrolytic solution by using the compound of Formula 1 as an additive, The SEI coating is uniformly formed on the electrode surface.

상기 화학식 1의 화합물을 사용하여 형성된 피막은 리튬 이온의 충방전을 가능하게 하며, 전극 표면에서 전해질 분해 반응 및 유기 용매와 리튬 이온의 코-인 터칼레이션을 억제하는 역할을 수행하며, 또 방전에 의한 전극의 부피 팽창에 의한 새로운 전극 표면의 노출을 감소시키고, 그에 따라 전극 표면에서 발생하는 부반응을 억제하게 된다. 즉, 상기 화학식 1의 화합물을 사용하여 전극 표면에 개질된 SEI 피막을 균일하게 형성하여 전해질 분해를 억제하여 리튬 전지의 사이클 특성을 개선하고, 수명 열화를 억제할 수 있는 유기 전해액을 제조함으로써, 이러한 유기 전해액을 채용한 리튬 전지의 사이클 특성을 향상시키게 된다.The coating film formed using the compound of Formula 1 enables charging and discharging of lithium ions and plays a role of suppressing electrolyte decomposition reaction and co-intercalation of organic solvent and lithium ion on the surface of the electrode, Thereby reducing the exposure of the new electrode surface due to the volume expansion of the electrode by the electrode, thereby suppressing side reactions occurring on the electrode surface. That is, by using the compound of formula (1), an SEI coating modified on the electrode surface is uniformly formed to inhibit electrolyte decomposition to improve the cycle characteristics of the lithium battery and to suppress the deterioration of service life. The cycle characteristics of the lithium battery employing the organic electrolytic solution can be improved.

본 발명의 유기 전해액에 사용하는 첨가제는 하기 화학식 1의 구조를 갖는다:The additive used in the organic electrolytic solution of the present invention has a structure represented by the following formula (1)

<화학식 1>&Lt; Formula 1 >

Figure 112008016949719-pat00004
Figure 112008016949719-pat00004

상기 n은 1 내지 5의 정수를 나타내고,N represents an integer of 1 to 5,

상기 Z는 전자 흡인성 작용기를 나타내고,Z represents an electron-withdrawing functional group,

상기 R1, R2, R3, R4 및 R5는 각각 동일 또는 상이할 수 있으며, 수소원자, 할로겐원자, 니트로기, 시아노기, 카르복실기, 설포닐기, 카르복시알데히드기, 카르복시아미도기, 4급 암모늄기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 아실기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 2 내지 20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 2 내지 20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의 알킬아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30이 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의 아릴옥시카르보닐기, 탄소수 8 내지 30의 아르알킬옥시카르보닐기, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소원자수 1 내지 20의 할로알킬기를 나타낸다.R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 may be the same or different and each represents a hydrogen atom, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, a carboxyl group, a sulfonyl group, a carboxyaldehyde group, A substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted heteroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted carbon atom number of 2 to 30, a substituted or unsubstituted aralkyl group having 2 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 6 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted arylalkyl group having 7 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted carbon atom number 1 A substituted or unsubstituted alkoxycarbonyl group having 2 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryloxycarbonyl group having 7 to 30 carbon atoms, an aralkyloxycarbonyl group having 8 to 30 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted carbonyl group Represents a haloalkyl group of 1 to 20 in embroidery.

본 명세서에서 사용된 용어 "아실기"는 예를 들면 아세틸, 프로피오닐 등의 탄소수 2 내지 20의 지방족 아실; 벤조일 등의 탄소수 7 내지 30의 방향족 아실 등을 들 수 있다. As used herein, the term "acyl group" includes, for example, aliphatic acyl having 2 to 20 carbon atoms such as acetyl, propionyl and the like; And an aromatic acyl group having 7 to 30 carbon atoms such as benzoyl.

본 명세서에서 사용된 용어 "지방족 아실"은 알칸-, 알켄- 또는 알킨카복실산으로부터 유도된 화학식 알킬-C(O)-, 알케닐-C(O)- 및 알키닐-C(O)의 라디칼을 가리킨다. 이러한 지방족 아실 라디칼의 예로는 이들로 한정되는 것은 아니지만 아세틸, 프로피오닐, 부티릴, 발레릴, 4-메틸발레릴, 아크릴로일, 크로틸, 프로피오닐 및 메틸프로피오닐이 포함된다.The term "aliphatic acyl" as used herein refers to a radical of the formula alkyl-C (O) -, alkenyl-C (O) - and alkynyl-C (O) derived from an alkane-, alkene- or alkynecarboxylic acid Point. Examples of such aliphatic acyl radicals include, but are not limited to, acetyl, propionyl, butyryl, valeryl, 4-methylvaleryl, acryloyl, crotyl, propionyl and methylpropionyl.

본 발명에서 사용되는 치환기인 탄소수 1 내지 20의 알킬기는 직쇄형 또는 분지형의 구조를 가지며, 바람직하게는 탄소수 1 내지 12, 더욱 바람직하게는 탄소수 1 내지 8, 가장 바람직하게는 탄소수 1 내지 4의 알킬기가 좋다. 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등 을 들 수 있고, 상기 알킬기에 포함된 하나 이상의 수소 원자는 할로겐 원자, 히드록시기, 니트로기, 시아노기 등으로 치환될 수 있다.The alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which is a substituent used in the present invention has a linear or branched structure and preferably has 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 4 carbon atoms. Alkyl groups are preferred. Specific examples thereof include methyl, ethyl, propyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, iso-amyl and hexyl. At least one hydrogen atom contained in the alkyl group may be substituted with a halogen atom, , Cyano group, and the like.

본 발명에서 사용되는 치환기인 탄소수 1 내지 20의 알콕시기는 -O-알킬의 구조를 가지며, 상기 산소원자가 주쇄와 결합된다. 상기 알콕시기로서 바람직하게는 탄소수 1 내지 12의 알콕시기, 더욱 바람직하게는 탄소수 1 내지 8의 알콕시기, 가장 바람직하게는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기가 좋다. 이와 같은 알콕시기의 예로서는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기 등을 예로 들 수 있으며, 상기 알콕시기에 포함된 하나 이상의 수소 원자는 할로겐 원자, 히드록시기, 니트로기, 시아노기 등으로 치환될 수 있다.An alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms as a substituent used in the present invention has a structure of -O-alkyl, and the oxygen atom is bonded to the main chain. The alkoxy group is preferably an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, more preferably an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, and most preferably an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms. Examples of such an alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, and a propoxy group, and at least one hydrogen atom contained in the alkoxy group may be substituted with a halogen atom, a hydroxy group, a nitro group, a cyano group, or the like.

본 발명에서 사용되는 치환기인 탄소수 2 내지 20의 알케닐기는 직쇄형 또는 분지형의 구조를 가지며, 상기 정의된 알킬기 내에 하나 이상의 불포화 이중 결합이 포함된 것을 의미한다. 상기 알케닐기에 포함된 하나 이상의 수소 원자는 할로겐 원자, 히드록시기, 니트로기, 시아노기 등으로 치환될 수 있다.The alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, which is a substituent used in the present invention, has a straight-chain or branched structure and means that at least one unsaturated double bond is contained in the alkyl group defined above. The at least one hydrogen atom contained in the alkenyl group may be substituted with a halogen atom, a hydroxy group, a nitro group, a cyano group, or the like.

본 발명에서 사용되는 치환기인 탄소수 2 내지 20의 알키닐기는 직쇄형 또는 분지형의 구조를 가지며, 상기 정의된 알킬기 내에 하나 이상의 불포화 삼중 결합이 포함된 것을 의미한다. 상기 알키닐기에 포함된 하나 이상의 수소 원자는 할로겐 원자, 히드록시기, 니트로기, 시아노기 등으로 치환될 수 있다.The alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms, which is a substituent used in the present invention, has a straight-chain or branched structure and means that at least one unsaturated triple bond is contained in the alkyl group defined above. The at least one hydrogen atom contained in the alkynyl group may be substituted with a halogen atom, a hydroxy group, a nitro group, a cyano group, or the like.

본 발명에서 사용되는 치환기인 탄소수 6 내지 30의 아릴기는 하나 이상의 방향족 고리를 포함하는 카보사이클 방향족 시스템을 의미하며, 탄소수 6 내지 20의 아릴기가 바람직하며, 탄소수 6 내지 10의 아릴기가 더욱 바람직하다. 상기 방 향족 고리들은 펜던트 방법으로 함께 부착되거나 또는 융합(fused)될 수 있다. 상기 아릴기 중 하나 이상의 수소 원자는 할로겐 원자, 히드록시기, 니트로기, 시아노기 등으로 치환될 수 있다. 이와 같은 아릴기의 구체적인 예로는 페닐기, 할로페닐기(예를 들면, o-, m- 및 p-플루오로페닐기, 디클로로페닐기), 시아노페닐기, 디시아노페닐기, 트리플루오로메톡시페닐기, 비페닐기, 할로비페닐기, 시아노비페닐기, C1-C10비페닐기, C1-C10알콕시비페닐기, o-, m-, 및 p-토릴기, o-, m- 및 p-쿠메닐기, 메시틸기, 페녹시페닐기, (α,α-디메틸벤젠)페닐기, (N,N'-디메틸)아미노페닐기, (N,N'-디페닐)아미노페닐기, 펜타레닐기, 인데닐기, 나프틸기, 할로나프틸기(예를 들면, 플루오로나프틸기), C1-C10알킬나프틸기(예를 들면, 메틸나프틸기), C1-C10알콕시나프틸기(예를 들면, 메톡시나프틸기), 시아노나프틸기, 안트라세닐기, 아즈레닐기, 헵타레닐기, 아세나프틸레닐기, 페나레닐기, 플루오레닐기, 안트라퀴놀일기, 메틸안트릴기, 페난트릴기, 트리페닐렌기, 피레닐기, 크리세닐기, 에틸-크리세닐기, 피세닐기, 페릴레닐기, 클로로페릴레닐기, 펜타페닐기, 펜타세닐기, 테트라페닐레닐기, 헥사페닐기, 헥사세닐기, 루비세닐기, 코로네릴기, 트리나프틸레닐기, 헵타페닐기, 헵타세닐기, 피란트레닐기, 오바레닐기 등을 들 수 있다.The aryl group having 6 to 30 carbon atoms as the substituent used in the present invention means a carbocyclic aromatic system containing at least one aromatic ring, preferably an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and more preferably an aryl group having 6 to 10 carbon atoms. The aromatic rings may be attached together or fused together by a pendant method. At least one hydrogen atom of the aryl group may be substituted with a halogen atom, a hydroxy group, a nitro group, a cyano group, or the like. Specific examples of such an aryl group include a phenyl group, a halophenyl group (e.g., o-, m- and p-fluorophenyl group, dichlorophenyl group), a cyanophenyl group, a dicyanophenyl group, a trifluoromethoxyphenyl group, halo-biphenyl group, a cyanobiphenyl group, a C 1 -C 10 biphenyl group, C 1 -C 10 alkoxy biphenyl, o-, m-, and p- group-Sat, o-, m- and p- cumenyl group, a mesityl group (N, N'-diphenyl) aminophenyl group, a pentalenyl group, an indenyl group, a naphthyl group, a halonaphthyl group, group (e. g., fluoro-naphthyl group), C 1 -C 10 alkyl naphthyl group (e.g., a methyl naphthyl group), C 1 -C 10 alkoxy-naphthyl group (e.g., methoxy naphthyl), a cyano A phenanthryl group, a phenanthryl group, a phenanthryl group, a triphenylene group, a phenanthryl group, a phenanthryl group, a phenanthryl group, a phenanthryl group, a phenanthryl group, A perylene group, a perfluorenyl group, a perfluorenyl group, a perfluorenyl group, a perphenyl group, a pentacenyl group, a tetraphenylenyl group, a hexaphenyl group, a hexacenyl group, a rubicenyl group, a norbornenyl group, A trinaphthyl group, a triphenyl group, a heptadecenyl group, a pyranthrenyl group, an obarenyl group and the like.

본 발명에 사용된 치환기인 탄소수 7 내지 30의 알킬아릴기는 상기 정의된 아릴기의 수소 원자들 중의 하나 이상이 알킬기로 치환된 것을 말한다. 예를 들어, 벤질기 등을 들수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 알킬아릴기 중 하나 이상의 수소 원자는 할로겐 원자, 히드록시기, 니트로기, 시아노기 등으로 치환될 수 있 다.The alkylaryl group having 7 to 30 carbon atoms which is the substituent used in the present invention means that at least one of the hydrogen atoms of the above-defined aryl group is substituted with an alkyl group. For example, a benzyl group, but are not limited thereto. At least one hydrogen atom of the alkylaryl group may be substituted with a halogen atom, a hydroxy group, a nitro group, a cyano group, or the like.

본 발명에 사용된 치환기인 탄소수 7 내지 30의 아릴알킬기는 상기 정의된 알킬기의 수소 원자들 중의 하나 이상이 아릴기로 치환된 것을 말한다. 예를 들어, 4-tert-부틸페닐기, 4-에틸페닐기 등을 들수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 아릴알킬기 중 하나 이상의 수소 원자는 할로겐 원자, 히드록시기, 니트로기, 시아노기 등으로 치환될 수 있다.The arylalkyl group having 7 to 30 carbon atoms which is the substituent used in the present invention means that at least one of the hydrogen atoms of the alkyl group defined above is substituted with an aryl group. For example, 4-tert-butylphenyl group, 4-ethylphenyl group and the like, but are not limited thereto. At least one hydrogen atom of the arylalkyl group may be substituted with a halogen atom, a hydroxy group, a nitro group, a cyano group, or the like.

본 발명에 사용된 치환기인 탄소수 1 내지 20의 헤테로알킬기는 상기 정의된 알킬기의 주쇄 내에 산소원자, 질소원자, 황원자, 인원자 등의 헤테로 원자가 포함된 것을 의미한다. 상기 헤테로알킬기 중 하나 이상의 수소 원자는 할로겐 원자, 히드록시기, 니트로기, 시아노기 등으로 치환될 수 있다.The heteroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms as the substituent used in the present invention means that the main chain of the alkyl group defined above contains a hetero atom such as an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom or a phosphorus atom. At least one hydrogen atom of the heteroalkyl group may be substituted with a halogen atom, a hydroxy group, a nitro group, a cyano group, or the like.

본 발명에 사용된 치환기인 탄소수 4 내지 30의 헤테로아릴기는 헤테로원자, 예를 들어 산소원자, 질소원자, 황원자, 인원자 중에서 선택된 1 개 이상의 헤테로원자를 포함하고, 나머지 고리원자가 탄소원자인 하나 이상의 방향족 고리로 이루어진 시스템을 의미하여, 상기 하나 이상의 방향족 고리들은 서로 융합되거나, 단일 결합 등을 통하여 연결될 수 있다. 상기 헤테로아릴기 중 하나 이상의 수소원자는 할로겐 원자, 히드록시기, 니트로기, 시아노기 등으로 치환될 수 있다.The heteroaryl group having 4 to 30 carbon atoms which is a substituent used in the present invention is a heteroaryl group having at least one hetero atom selected from a hetero atom, for example, an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom and a phosphorus atom, Means that the one or more aromatic rings may be fused to each other, or may be connected to each other through a single bond or the like. At least one hydrogen atom of the heteroaryl group may be substituted with a halogen atom, a hydroxy group, a nitro group, a cyano group, or the like.

본 명세서 사용된 치환기인 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기는 아릴-O-의 형태를 가지며, 상기 아릴은 상기 정의한 바와 같다.As used herein, an aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms, which is a substituent, has the form of aryl-O-, and the aryl is as defined above.

본 명세서에 사용된 용어 "할로알킬"은 1개 이상의 할로겐 치환체가 결합되어 있는 알킬 라디칼을 가리키며, 이의 예로는 클로로메틸, 플루오로에틸, 트리플 루오로메틸 및 펜타플루오로에틸을 들 수 있다.The term "haloalkyl ", as used herein, refers to an alkyl radical to which one or more halogen substituents are attached, examples of which include chloromethyl, fluoroethyl, trifluoromethyl and pentafluoroethyl.

상기 화학식 1의 화합물은 기본적으로 전자 흡인성 작용기, 중합성 작용기 및 리튬 이온 전도성 작용기의 세부분으로 나눌 수 있으며, 최초 충전시 말단에 위치한 전자 흡인성 작용기에 의해 비닐기로부터 쉽게 전자를 받고, 유기 용매의 코-인터칼레이션 전위보다 높은 전위에서 먼저 전자를 받아 전극, 예를 들어 그래파이트 표면에 그래프팅된다. 다음으로 그래프팅과 함께 중합이 이루어지게 되며, 그 결과 전극 표면 상에 SEI 피막을 형성하게 된다. 이렇게 생긴 SEI 피막은 유기 용매의 전극 층간 구조로의 지속적 삽입 및 분해에 의해 발생하는 코-인터칼레이션을 억제함과 동시에 피막 내의 유기 용매 친화성 작용기, 즉 리튬이온 전도성 작용기가 유기 용매 내의 리튬 이온을 지속적으로 투과시키게 되므로 초기 효율의 향상을 기대할 수 있게 된다.The compound of formula (1) can be basically divided into three parts of an electron-withdrawing functional group, a polymerizable functional group and a lithium ion conductive functional group. The compound of formula (1) is easily received from a vinyl group by an electron- Lt; / RTI &gt; is first grafted to the electrode, e. G. Graphite surface, at a potential higher than the co-intercalation potential of the solvent. Polymerization is then carried out with the grafting, which results in the formation of an SEI film on the electrode surface. The SEI coating thus formed inhibits co-intercalation caused by continuous insertion and decomposition of the organic solvent into the interlayer structure of the electrode, and at the same time, the organic solvent-affinity functional group in the coating, that is, the lithium ion conductive functional group, The initial efficiency can be expected to be improved.

상기 화학식 1의 화합물의 전자 흡인성 작용기(electron withdrawing group)는 전자를 흡인할 수 있는 작용기를 의미하며, "전자 흡인성"은 수소가 한 분자상에서 동일한 위치에 존재하는 경우 수소와 비교하여 치환체가 전자를 흡인하는 능력을 나타낸다.The electron withdrawing group of the compound of Chemical Formula 1 means a functional group capable of attracting electrons and the term "electron attracting property" means that when hydrogen is present at the same position on one molecule, Represents the ability to attract electrons.

이와 같은 전자 흡인성 작용기로서는 할로겐 원자, 니트로기, 카르복실기, 시아노기, 할로알킬기, 카르복실기, 알케닐기, 알키닐기, 카르복시알데히드기, 카르복시아미도기, 아릴기, 4급 암모늄기를 예로 들 수 있으며, 이들 중에서 시아노기, 니트로기, 할로겐 원자, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 할로알킬기가 바람직하다.Examples of such an electron attractive functional group include a halogen atom, a nitro group, a carboxyl group, a cyano group, a haloalkyl group, a carboxyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a carboxyaldehyde group, a carboxyamido group, an aryl group and a quaternary ammonium group. A cyano group, a nitro group, a halogen atom, or a substituted or unsubstituted haloalkyl group having 1 to 20 carbon atoms.

상기 화학식 1의 화합물은 유기 전해액에 첨가제로서 존재하며, 그 함량은 유기 전해액 전체 중량에 대하여 0.01 내지 10중량%의 함량을 가지며, 바람직하게는 1 내지 5중량%이다. 상기 첨가제의 함량이 0.01중량% 미만이면 개선된 SEI 피막의 형성이 곤란하여 사이클 진행시 열화, 스웰링 등이 발생할 수 있으며, 10중량%를 초과하는 경우 용량 효율이 저하될 우려가 있어 바람직하지 않다.The compound of formula (1) is present as an additive in the organic electrolytic solution, and its content is 0.01 to 10% by weight, preferably 1 to 5% by weight based on the total weight of the organic electrolytic solution. If the content of the additive is less than 0.01% by weight, it is difficult to form an improved SEI film, and deterioration or swelling may occur during the course of the cycle. If the content is more than 10% by weight, .

상기 화학식 1의 화합물의 바람직한 예로서는 하기 화학식 2의 화합물을 예시할 수 있다:Preferable examples of the compound of the formula (1) include the following compounds:

<화학식 2>(2)

Figure 112008016949719-pat00005
Figure 112008016949719-pat00005

상기 본 발명의 유기 전해액은 기본적으로 리튬염과 비수계 유기 용매를 포함한다. 상기 비수계 유기 용매는 전지의 전기화학적인 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매개체 역할을 수행하며, 예를 들어 고유전율 용매와 저비점 용매로 이루어진 혼합 유기용매를 사용할 수 있다. 상기 고유전율 용매와 저비점 용매의 혼합 부피비는 1:1 내지 1:9인 것이 바람직하며, 상기 범위를 벗어나는 때에는 방전용량 및 충방전수명 측면에서 바람직하지 못하다.The organic electrolytic solution of the present invention basically includes a lithium salt and a non-aqueous organic solvent. The non-aqueous organic solvent serves as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of the battery can move. For example, a mixed organic solvent composed of a high-boiling solvent and a low boiling solvent can be used. The mixing ratio of the high-boiling solvent to the low-boiling solvent is preferably 1: 1 to 1: 9, and when the ratio is out of the range, the discharge capacity and the charge / discharge life are not preferable.

상기 비수계 유기 용매의 구체적인 예로서는 환상 카보네이트, 비환상 카보네이트, 지방족 카르복실산 에스테르, 비환상 에테르, 환상 에테르, 알킬 인산 에스테르 또는 그 불화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 예시 할 수 있다. 바람직하게는 상기 비수계 용매는 상기 환상 카보네이트, 비환상 카보네이트 및 지방족 카르복실산 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.Specific examples of the non-aqueous organic solvent include one or more selected from the group consisting of cyclic carbonates, non-cyclic carbonates, aliphatic carboxylic acid esters, acyclic ethers, cyclic ethers, alkyl phosphate esters and fluorides thereof have. Preferably, the nonaqueous solvent may use at least one selected from the group consisting of the cyclic carbonate, the noncyclic carbonate and the aliphatic carboxylic acid ester.

상기 환상 에테르, 알킬 인산 에스테르, 환상 카보네이트 및 비환상 에테르는 고유전율 용매에 해당하며, 비환상 카보네이트 및 지방족 카르복실산 에스테르는 저비점 용매에 해당한다.The cyclic ether, the alkylphosphoric ester, the cyclic carbonate and the noncyclic ether correspond to the high-k time solvent, and the cyclic carbonate and the aliphatic carboxylic acid ester correspond to the low boiling point solvent.

상기 환상 카보네이트로는 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 비닐렌 카보네이트 등을 사용할 수 있으며, 상기 비환상 카보네이트로는 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 에틸 메틸 카보네이트, 메틸 프로필 카보네이트, 에틸 프로필 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 메틸 에틸 카보네이트 등을 사용할 수 있다. 상기 지방족 카르복실산 에스테르로서는 메틸 포르메이트, 메틸 아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트 등을 사용할 수 있다.Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and vinylene carbonate. Examples of the noncyclic carbonate include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propyl carbonate, ethyl propyl carbonate, Propyl carbonate, methyl ethyl carbonate, and the like can be used. As the aliphatic carboxylic acid ester, methyl formate, methyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate and the like can be used.

또한, 상기 비환상 에테르로서는 감마-락톤류, 1,2-디메톡시에탄, 1,2-디에톡시에탄, 에톡시메톡시에탄 등을 사용할 수 있으며, 상기 환상 에테르로서는 테트라히드로퓨란, 2-메틸테트라히드로퓨란 등을 사용할 수 있고, 상기 알킬 인산 에스테르로서는 디메틸술폭시드, 1,2-디옥솔란, 인산트리메틸, 인산 트리에틸, 인산트리옥틸 등을 사용할 수 있다.Examples of the non-cyclic ethers include gamma-lactones, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane and ethoxymethoxyethane. Examples of the cyclic ether include tetrahydrofuran, 2-methyl Tetrahydrofuran and the like can be used. As the alkylphosphoric ester, dimethyl sulfoxide, 1,2-dioxolane, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, trioctyl phosphate and the like can be used.

상기 유기 전해액에 사용되는 리튬염은 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하여 기본적인 리튬 전지의 작동을 가능하게 한다. 이와 같은 리튬염으로는 LiPF6, LiBF4, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, LiSbF6, CF3SO3Li, LiN(SO2CF3)2, LiC4F3SO3, LiAlF4, LiAlCl4, LiN(SO2C2F5)2, LiN(CXF2X+1SO2)(CyF2+ySO2)(여기서, x 및 y는 자연수임), LiCl 및 LiI로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다.The lithium salt used in the organic electrolytic solution acts as a source of lithium ions in the battery, thereby enabling operation of a basic lithium battery. Examples of such lithium salts include LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3, LiSbF 6, CF 3 SO 3 Li, LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiC 4 F 3 SO 3, LiAlF 4 , LiAlCl 4, LiN (SO 2 C 2 F 5) 2, LiN (C X F 2X + 1 SO 2) (C y F 2 + y SO 2) (where, x and y are natural numbers), LiCl and LiI Or a combination thereof, but is not limited thereto.

상기 유기 전해액중 상기 리튬염의 농도는 0.5 내지 2M 정도인 것이 바람직한데, 리튬염의 농도가 0.5M 미만이며 전해액의 전도도가 낮아져서 전해액 성능이 떨어지고, 2.0M을 초과하는 때에는 전해액의 점도가 증가하여 리튬 이온의 이동성이 감소되는 문제점이 있어 바람직하지 않다.The concentration of the lithium salt in the organic electrolytic solution is preferably about 0.5 to 2 M, the concentration of the lithium salt is less than 0.5 M, the conductivity of the electrolytic solution is lowered to deteriorate the performance of the electrolyte, and when the concentration exceeds 2.0 M, The mobility of the mobile terminal is reduced.

본 발명의 유기 전해액을 포함하는 리튬 전지는 양극, 음극 및 세퍼레이터를 구비한다.A lithium battery including the organic electrolytic solution of the present invention comprises a positive electrode, a negative electrode and a separator.

상기 양극은 리튬 이온을 가역적으로 흡장 및 탈리할 수 있는 양극 활물질, 도전제, 바인더 및 유기용매를 혼합하여 얻어진 양극 활물질 조성물을 집전체에 직접 코팅하거나, 별도의 지지체 상에 캐스팅하고, 이 지지체로부터 박리시킨 양극 활물질 필름을 집전체에 라미네이션하여 제조하게 된다.The positive electrode may be prepared by directly coating a positive electrode active material composition obtained by mixing a positive electrode active material capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium ions, a conductive agent, a binder and an organic solvent onto a current collector, casting the current collector on a separate support, And then the laminated positive electrode active material film is laminated on a current collector.

상기 양극 활물질 조성물에 사용되는 양극 활물질로서는 특별히 한정되는 것은 아니나 리튬 함유 금속 산화물을 사용할 수 있다. 상기 리튬 함유 금속 산화물로서는 LiCoO2 등의 Li-Co계 복합 산화물, LiNiO2 등의 Li-Ni계 복합 산화물, LiMn2O4, LiMnO2 등의 Li-Mn계 복합 산화물, Li2Cr2O7, Li2CrO4 등의 Li-Cr계 복합 산 화물, LiFeO2 등의 Li-Fe계 복합 산화물, Li-V 계 복합 산화물, LiNix-1MnxO2x(x=1, 2), LiNi1-x-yCoxMnyO2(0≤x≤0.5, 0≤y≤0.5) 등을 예로 들 수 있다.The positive electrode active material used for the positive electrode active material composition is not particularly limited, but a lithium-containing metal oxide may be used. Examples of the lithium-containing metal oxide include Li-Co composite oxide such as LiCoO 2 , Li-Ni composite oxide such as LiNiO 2 , Li-Mn composite oxide such as LiMn 2 O 4 and LiMnO 2 , Li 2 Cr 2 O 7 Li-Cr composite oxide such as Li 2 CrO 4 , Li-Fe composite oxide such as LiFeO 2 , Li-V composite oxide, LiNi x-1 Mn x O 2x (x = 1-xy Co x Mn y O 2 (0? X ? 0.5, 0? Y ? 0.5), and the like.

상기 양극 활물질 외에 상기 양극 활물질 조성물을 구성하는 도전제로는 카본 블랙을 사용하며, 바인더로는 비닐리덴 플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 그 혼합물, 스티렌 부타디엔 고무계 폴리머를 사용한다.In addition to the cathode active material, carbon black is used as a conductive agent constituting the cathode active material composition, and examples of the binder include vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate Polytetrafluoroethylene and mixtures thereof, and styrene-butadiene rubber-based polymers.

이 때 양극 활물질, 도전제 및 바인더의 함량비는 리튬 전지에서 통상적으로 사용하는 수준을 사용할 수 있으며 특별히 한정되는 것은 아니다.In this case, the content ratio of the cathode active material, the conductive agent, and the binder may be a level commonly used in a lithium battery, and is not particularly limited.

상술한 바와 같은 양극 활물질 조성물이 형성되는 집전체로서는 리튬 전지에서 양극용 집전체로서 사용되는 것이라면 아무 제한 없이 사용할 수 있으나, 알루미늄 집전체를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 집전체의 크기 및 두께 등은 리튬 전지에서 통상적인 범위 내에서 사용할 수 있다.The current collector in which the cathode active material composition as described above is formed is not limited as long as it is used as a current collector for a positive electrode in a lithium battery, but an aluminum current collector is preferably used. The size and thickness of the current collector can be used within a range normally used in a lithium battery.

상기 본 발명에 따른 양극은 다음과 같이 제조할 수 있다.The positive electrode according to the present invention can be manufactured as follows.

우선 바인더, 도전제, 양극 활물질 및 유기 용매를 포함하는 슬러리를 집전체의 일면 상에 균일하게 도포한 후, 이를 건조하여 상기 유기 용매를 모두 증발시킴으로써 양극 활물질 조성물층을 상기 집전체 상에 형성하게 된다. First, a slurry containing a binder, a conductive agent, a cathode active material and an organic solvent is uniformly coated on one surface of a current collector, followed by drying to evaporate the organic solvent, thereby forming a cathode active material composition layer on the current collector do.

상기 양극 활물질, 바인더 및 도전제와 함께 슬러리를 구성하는 도전제 및 바인더의 종류에 대해서는 상술한 바와 같고, 상기 유기용매로서는 예를 들어 디메 틸 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트. 디에틸 카보네이트, 디프로필 카보네이트와 같은 사슬형 카보네이트, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 지방산 에스테르 유도체, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트와 같은 환상형 카보네이트, 감마-부티로락톤, N-메틸피롤리돈, 아세톤, 물 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.The kinds of the conductive agent and the binder constituting the slurry together with the cathode active material, the binder and the conductive agent are as described above. As the organic solvent, for example, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, Cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, and butylene carbonate, gamma-butyrolactone, N-methylpiperazine, N-methylpyrrolidone, and the like; cyclic carbonates such as diethyl carbonate, dipropyl carbonate, dimethoxyethane, diethoxyethane, fatty acid ester derivatives, Rawlidone, acetone, water or mixtures thereof may be used.

상기 음극은 상술한 양극 제조시와 마찬가지로, 음극 활물질, 도전제, 바인더 및 유기용매를 혼합하여 음극 활물질 슬러리를 제조하며, 이를 구리 집전체에 직접 코팅하거나, 별도의 지지체상에 캐스팅하고 이 지지체로부터 박리시킨 음극 활물질 필름을 구리 집전체에 라미네이션하여 음극을 얻는다. 이 때 음극 활물질, 도전제, 바인더 및 유기용매의 함량은 리튬 전지에서 통상적으로 사용하는 범위 내에서 사용할 수 있으며, 특별한 제한은 없다.The negative electrode may be prepared by preparing a negative electrode active material slurry by mixing a negative electrode active material, a conductive agent, a binder and an organic solvent in the same manner as in the preparation of the positive electrode described above. The negative electrode active material slurry is directly coated on the copper current collector, cast on a separate support, The peeled negative electrode active material film is laminated on the copper current collector to obtain a negative electrode. In this case, the content of the negative electrode active material, the conductive agent, the binder and the organic solvent can be used within the range of ordinary use in a lithium battery, and there is no particular limitation.

상기 음극 활물질로는 리튬 금속, 리튬 합금, 탄소재 또는 그래파이트를 사용한다. 음극 활물질 조성물에서 도전제, 바인더 및 유기용매는 양극의 경우와 동일한 것을 사용할 수 있다. 경우에 따라서는 상기 양극 전극 활물질 조성물 및 음극 전극 활물질 조성물에 가소제를 더 부가하여 전극판 내부에 기공을 형성하는 것도 가능하다.As the negative electrode active material, a lithium metal, a lithium alloy, a carbon material, or graphite is used. As the conductive agent, the binder and the organic solvent in the negative electrode active material composition, the same materials as those of the positive electrode may be used. In some cases, a plasticizer may be further added to the cathode active material composition and the cathode active material composition to form pores inside the electrode plate.

상기 양극과 음극은 세퍼레이터에 의해 분리될 수 있으며, 상기 세퍼레이터로는 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 제한 없이 사용가능하다. 특히 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 바람직하다. 예를 들어, 유리 섬유, 폴리에스테르, 테프론, 폴리에틸렌, 폴리프로 필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 상기 조합물 중에서 선택된 재질로서, 부직포 또는 직포 형태이어도 무방하다. 이를 보다 상세하게 설명하면 리튬 이온 전지의 경우에는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 같은 재료로 된 권취가능한 세퍼레이터를 사용하며, 리튬 이온 폴리머 전지의 경우에는 유기전해액 함침 능력이 우수한 세퍼레이터를 사용하는데, 이러한 세퍼레이터는 하기 방법에 따라 제조가능하다.The positive electrode and the negative electrode can be separated by a separator, and the separator can be used without limitation as long as it is commonly used in a lithium battery. Particularly, it is preferable that the electrolytic solution has a low resistance against the ion movement of the electrolyte and an excellent ability to impregnate the electrolyte. For example, a material selected from the group consisting of glass fiber, polyester, Teflon, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), and the above combination may be in the form of nonwoven fabric or woven fabric. More specifically, in the case of a lithium ion battery, a rewindable separator made of a material such as polyethylene or polypropylene is used. In the case of a lithium ion polymer battery, a separator having an excellent ability to impregnate an organic electrolyte is used. It can be manufactured according to the method.

즉, 고분자 수지, 충진제 및 용매를 혼합하여 세퍼레이터 조성물을 준비한 다음, 상기 세퍼레이터 조성물을 전극 상부에 직접 코팅 및 건조하여 세퍼레이터 필름을 형성하거나, 또는 상기 세퍼레이터 조성물을 지지체 상에 캐스팅 및 건조한 후, 상기 지지체로부터 박리시킨 세퍼레이터 필름을 전극 상부에 라미네이션하여 형성할 수 있다.That is, a separator composition is prepared by mixing a polymer resin, a filler and a solvent, and then the separator composition is directly coated on the electrode and dried to form a separator film, or after casting and drying the separator composition on a support, And the separator film is laminated on the electrode.

상기 고분자 수지는 특별히 한정되지는 않으며, 전극판의 바인더에 사용되는 물질들이 모두 사용가능하다. 예를 들면 비닐리덴플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트 및 그 혼합물을 사용할 수 있다. 특히, 헥사플루오로프로필렌 함량이 8 내지 25중량부인 비닐리덴플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머를 사용하는 것이 바람직하다.The polymer resin is not particularly limited, and all the materials used for the binder of the electrode plate can be used. For example, vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, and mixtures thereof. Particularly, it is preferable to use a vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer having a hexafluoropropylene content of 8 to 25 parts by weight.

상술한 바와 같은 양극 극판과 음극 극판 사이에 세퍼레이터를 배치하여 전지 구조체를 형성한다. 이러한 전지 구조체를 와인딩하거나 접어서 원통형 전지 케이스나 또는 각형 전지 케이스에 넣은 다음, 본 발명의 유기 전해액을 주입하면 리 튬 전지가 완성된다.A separator is disposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate as described above to form a battery structure. This battery structure is wound or folded into a cylindrical battery case or a rectangular battery case, and then an organic electrolyte solution of the present invention is injected to complete a lithium battery.

또한 상기 전지 구조체를 양극/세퍼레이터/음극/세퍼레이터/양극의 구조를 갖는 바이셀 구조 또는 단위 전지의 구조가 반복되는 적층 전지의 구조로 적층한 다음, 이를 본 발명의 유기 전해액에 함침시키고, 얻어진 결과물을 파우치에 넣어 밀봉하면 리튬 폴리머 전지가 완성된다.Further, the cell structure may be laminated by a bi-cell structure having a structure of a positive electrode / separator / negative electrode / separator / positive electrode or a structure of a laminated cell in which the structure of a unit cell is repeated, then impregnating the organic electrolyte with the organic electrolyte solution of the present invention, Is sealed in a pouch, a lithium polymer battery is completed.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 리튬 전지의 대표적인 예를 도 1에 나타내었다. 도 1을 참조하면, 리튬 전지는 양극(13), 음극(15) 및 상기 양극(13)과 음극(15) 사이에 위치하는 세퍼레이터(14)로 구성되는 전극조립체(12)를 전해액과 함께 캔(10)에 수납하고, 이 캔(10)의 상단부를 캡조립체(20)로 밀봉함으로써 형성된다. 상기 캡조립체(20)는 캡플레이트(40)와 절연플레이트(50)와 터미널플레이트(60) 및 전극단자(30)를 포함하여 구성된다. 상기 캡조립체(20)는 절연케이스(70)와 결합되어 캔(10)을 밀봉하게 된다.A representative example of the lithium battery of the present invention having such a configuration is shown in Fig. 1, a lithium battery includes an electrode assembly 12 composed of a positive electrode 13, a negative electrode 15, and a separator 14 positioned between the positive electrode 13 and the negative electrode 15, (10), and sealing the upper end of the can (10) with the cap assembly (20). The cap assembly 20 includes a cap plate 40, an insulating plate 50, a terminal plate 60, and an electrode terminal 30. The cap assembly 20 is coupled with the insulating case 70 to seal the can 10.

상기 캡플레이트(40)의 중앙에 형성되어 있는 단자통공(41)에는 전극단자(30)가 삽입된다. 상기 전극단자(30)가 단자통공(41)에 삽입될 때는 전극단자(30)와 캡플레이트(40)의 절연을 위하여 전극단자(30)의 외면에 튜브형 개스켓(46)이 결합되어 함께 삽입된다. 상기 캡조립체(20)가 상기 캡(10)의 상단부에 조립된 후 전해액주입공(42)을 통하여 전해액이 주입되고 전해액 주입공(42)은 마개(43)에 의하여 밀폐된다. 상기 전극단자(30)는 상기 음극(15)의 음극탭(17) 또는 상기 양극(13)의 양극탭(16)에 연결되어 음극단자 또는 양극단자로 작용하게 된다.The electrode terminal 30 is inserted into the terminal through-hole 41 formed at the center of the cap plate 40. When the electrode terminal 30 is inserted into the terminal through hole 41, a tubular gasket 46 is coupled to the outer surface of the electrode terminal 30 for insulation between the electrode terminal 30 and the cap plate 40, do. After the cap assembly 20 is assembled to the upper end of the cap 10, the electrolyte is injected through the electrolyte injection hole 42 and the electrolyte injection hole 42 is sealed by the cap 43. The electrode terminal 30 is connected to the negative electrode tab 17 of the negative electrode 15 or the positive electrode tab 16 of the positive electrode 13 to function as a negative electrode terminal or a negative electrode terminal.

본 발명의 유기 전해액이 적용된 리튬 전지는 초기 충전시 균일하고 안정한 SEI 피막을 형성하여 사이클 특성 및 수명 특성을 향상시키게 된다.The lithium battery to which the organic electrolytic solution of the present invention is applied forms a uniform and stable SEI film at the time of initial charging, thereby improving cycle characteristics and lifetime characteristics.

이하에서는 본 발명을 실시예 및 비교예를 들어 보다 상세히 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.

실시예 1: 전해액의 제조Example 1: Preparation of electrolytic solution

프로필렌 카보네이트로 이루어진 유기용매에 첨가제로서 하기 화학식 1의 화합물을 5중량% 첨가하고, 리튬염으로는 1M LiClO4를 사용하여 유기 전해액을 제조하였다.An organic electrolytic solution was prepared by adding 5 wt% of a compound represented by the following formula (1) as an additive to an organic solvent composed of propylene carbonate and using 1M LiClO 4 as a lithium salt.

실시예 2: 전해액의 제조Example 2: Preparation of electrolytic solution

에틸렌 카보네이트(Ethylene carbonate), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate) 및 플루오로에틸렌 카보네이트(Fluoroethylene carbonate)로 이루어진 유기용매 (부피비 2:6:2)에 첨가제로서 하기 화학식 1의 화합물을 3중량% 첨가하고, 리튬염으로는 1M LiPF6를 사용하여 유기 전해액을 제조하였다.3% by weight of a compound represented by the following formula (1) as an additive was added to an organic solvent (volume ratio 2: 6: 2) composed of ethylene carbonate, diethyl carbonate and fluoroethylene carbonate, As the lithium salt, 1M LiPF 6 was used to prepare an organic electrolytic solution.

비교예 1: 전해액의 제조Comparative Example 1: Preparation of electrolytic solution

프로필렌 카보네이트로 이루어진 유기용매에 리튬염으로는 1M LiClO4를 사용하여 유기 전해액을 제조하였다.An organic electrolytic solution was prepared by using 1 M LiClO 4 as a lithium salt in an organic solvent composed of propylene carbonate.

비교예 2: 전해액의 제조Comparative Example 2: Preparation of electrolytic solution

에틸렌 카보네이트(Ethylene carbonate), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate) 및 플루오로에틸렌 카보네이트(Fluoroethylene carbonate)로 이루어진 유기용매(부피비 2:6:2)에 리튬염으로는 1M LiPF6를 사용하여 유기 전해액을 제조하였다.Organic electrolytic solution was prepared by using 1 M LiPF 6 as a lithium salt in an organic solvent (volume ratio 2: 6: 2) composed of ethylene carbonate, diethyl carbonate and fluoroethylene carbonate Respectively.

실시예 3: 리튬이온전지의 제조Example 3: Preparation of lithium ion battery

흑연 분말 MCMB(mesocarbon microbeads; Osaka gas Chemicals Company 제조)과, N-메틸피롤리돈(NMP)에 폴리비닐리덴플로라이드(PVdF)가 5중량% 용해된 결합제의 비를 95:5 중량비로 마노 유발에 첨가하여 잘 혼합한 다음 슬러리를 제조하였다.A ratio of graphite powder MCMB (mesocarbon microbeads; manufactured by Osaka gas Chemicals Company) and N-methylpyrrolidone (NMP) to binder in which 5% by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF) was dissolved in an amount of 95: And mixed well to prepare a slurry.

상기 슬러리를 두께 19㎛의 동박 위에 100㎛ 간격의 닥터 블레이드로 캐스팅하여 애노드 전극을 얻은 다음, 이것을 90℃ 오븐에 넣고 약 2시간 동안 1차 건조시켜 NMP를 증발시킨 후, 120℃의 진공 오븐에서 2시간 동안 2차 건조하여 NMP가 대부분 건조되도록 하였다. 그 후 상기 전극을 압연하여 전극 두께가 60㎛의 애노드를 얻었다.The slurry was cast on a copper foil having a thickness of 19 mu m with a doctor blade having an interval of 100 mu m to obtain an anode electrode. The anode electrode was then placed in an oven at 90 DEG C for a period of about 2 hours for primary drying to evaporate NMP, Followed by secondary drying for 2 hours to allow most of the NMP to dry. Thereafter, the electrode was rolled to obtain an anode having an electrode thickness of 60 mu m.

상기 애노드를 사용하여 리튬 금속을 상대 전극으로 하고, 폴리에틸렌 세퍼레이터를 사용하며, 상기 실시예 1에서 얻어진 유기 전해액을 각각 사용하여 2016 규격의 코인 셀을 각각 제조하였다.A coin cell of the 2016 standard was prepared by using the anode, a lithium metal as a counter electrode, a polyethylene separator, and the organic electrolytic solution obtained in Example 1, respectively.

실시예 4: 리튬이온전지의 제조Example 4: Preparation of lithium ion battery

흑연 분말 MCMB(mesocarbon microbeads; Osaka gas Chemicals Company 제조)와 실리콘(Si) 분말을 볼밀링하여 복합체 형태로 제조한 다음, N-메틸피롤리 돈(NMP)에 폴리비닐리덴플로라이드(PVdF)가 15중량% 용해된 결합제와 도전재의 비를 70:15:15 중량비로 마노 유발에 첨가하여 잘 혼합한 다음 슬러리를 제조하였다.The graphite powder MCMB (manufactured by Osaka Gas Chemicals Company) and silicon (Si) powder were ball-milled to form a composite, and then polyvinylidene fluoride (PVdF) was added to N-methylpyrrolidone (NMP) Weight% The ratio of the dissolved binder to the conductive material was added to the agate mortar at a weight ratio of 70:15:15 and mixed well to prepare a slurry.

상기 슬러리를 두께 19㎛의 동박 위에 100㎛ 간격의 닥터 블레이드로 캐스팅하여 애노드 전극을 얻은 다음, 이것을 90℃ 오븐에 넣고 약 2시간 동안 1차 건조시켜 NMP를 증발시킨 후, 120℃의 진공 오븐에서 2시간 동안 2차 건조하여 NMP가 대부분 건조되도록 하였다. 그 후 상기 전극을 압연하여 전극 두께가 60㎛의 애노드를 얻었다.The slurry was cast on a copper foil having a thickness of 19 mu m with a doctor blade having an interval of 100 mu m to obtain an anode electrode. The anode electrode was then placed in an oven at 90 DEG C for a period of about 2 hours for primary drying to evaporate NMP, Followed by secondary drying for 2 hours to allow most of the NMP to dry. Thereafter, the electrode was rolled to obtain an anode having an electrode thickness of 60 mu m.

상기 애노드를 사용하여 리튬 금속을 상대 전극으로 하고, 폴리에틸렌 세퍼레이터를 사용하며, 상기 실시예 2에서 얻어진 유기 전해액을 각각 사용하여 2016 규격의 코인 셀을 각각 제조하였다.A coin cell of the 2016 standard was prepared by using the anode, using a lithium metal as a counter electrode, using a polyethylene separator, and using the organic electrolytic solution obtained in Example 2, respectively.

비교예 3: 리튬이온전지의 제조Comparative Example 3: Manufacture of lithium ion battery

상기 비교예 1에서 제조된 유기 전해액을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 코인 셀을 제조하였다.A coin cell was prepared in the same manner as in Example 3 except that the organic electrolytic solution prepared in Comparative Example 1 was used.

비교예 4: 리튬이온전지의 제조Comparative Example 4: Manufacture of lithium ion battery

상기 비교예 2에서 제조된 유기 전해액을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 4과 동일한 방법으로 코인 셀을 제조하였다.A coin cell was prepared in the same manner as in Example 4 except that the organic electrolytic solution prepared in Comparative Example 2 was used.

실험예 1: 전지의 충방전 특성 테스트Experimental Example 1: Test of charge / discharge characteristics of a battery

상기 실시예 3 및 비교예 3에서 제조된 셀 용량이 각각 1.38mAh인 코인셀에 대하여, 0.1C rate의 전류로 Li 전극에 대해여 0.001 V에 도달할 때까지 정전류 충전하고, 이어서 0.001 V의 전압을 유지하면서 전류가 셀용량에 대해 0.02C rate까 지 정전압 충전을 실시하였다. 그런 다음 전압이 1.5V 에 도달할 때까지 셀 용량의 0.1C rate의 전류로 정전류 방전을 수행하여 충방전 용량을 얻었다.The coin cell having the cell capacity of 1.38 mAh produced in Example 3 and Comparative Example 3 was subjected to constant current charging until reaching 0.001 V with respect to the Li electrode at a current of 0.1 C rate, While the current was charged at a constant voltage of 0.02C per cell capacity. Then, a constant current discharge was performed at a current of 0.1 C rate of the cell capacity until the voltage reached 1.5 V to obtain the charge / discharge capacity.

실험예 2: 전지의 충방전 특성 테스트Experimental Example 2: Test of charge / discharge characteristics of a battery

상기 실시예 4 및 비교예 4에서 제조된 셀 용량이 각각 2.36mAh인 코인셀에 대하여, 0.1C rate의 전류로 Li 전극에 대해여 0.001 V에 도달할 때까지 정전류 충전하고, 그런 다음 전압이 1.5V 에 도달할 때까지 셀 용량의 0.1C rate의 전류로 정전류 방전을 수행하여 충방전 용량을 얻었다. 이로부터 충방전 효율을 계산하였다. 충방전 효율은 하기 수학식 1로 표시된다.The coin cell having the cell capacity of 2.36 mAh produced in Example 4 and Comparative Example 4 was charged at a constant current until the voltage reached 0.001 V with respect to the Li electrode at a current of 0.1 C rate, V, the charge / discharge capacity was obtained by performing a constant current discharge with a current of 0.1 C rate of the cell capacity. The charge / discharge efficiency was calculated from this. The charge-discharge efficiency is expressed by the following equation (1).

<수학식 1>&Quot; (1) &quot;

초기 충방전 효율(%)=1st 사이클의 방전 용량/ 1st 사이클의 충전 용량Initial charging / discharging efficiency (%) = discharging capacity of 1st cycle / charging capacity of 1st cycle

도 2는 단독용매를 사용한 비교예 3의 경우에는 리튬이온의 인터컬레이션이 일어나지 않지만 본 첨가제를 도입한 실시예 3의 경우 전극표면에 SEI를 형성하여 리튬이온이 원활하게 삽입과 탈리되는 결과를 보이며, 효율이 80% 정도로 매우 높은 결과를 보였다.2 shows that in Comparative Example 3 using a single solvent, intercalation of lithium ions does not occur, but in Example 3 in which the present additive is introduced, SEI is formed on the surface of the electrode, resulting in smooth insertion and removal of lithium ions And the efficiency was as high as 80%.

도 3에서 실시예 4는 사이클 수명은 초기에 용량저하현상이 소량 발생하지만 비교예 4와 비교하여 사이클 특성은 향상되는 결과를 나타내었다.In FIG. 3, in Example 4, although the cycle life lasts for a small amount in the initial stage, the cycle characteristics are improved as compared with Comparative Example 4.

도 1은 본 발명의 리튬 전지의 구조를 나타내는 개략도이다.1 is a schematic view showing the structure of a lithium battery of the present invention.

도 2는 실시예 3 및 비교예 3에 따라 얻어진 전지의 첫회 사이클의 충방전 효율을 나타내는 그래프이다.2 is a graph showing the charging / discharging efficiency of the first cycle of the battery obtained according to Example 3 and Comparative Example 3. Fig.

도 3는 실시예 4 및 비교예 4에 따라 얻어진 전지의 사이클 수명을 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing the cycle life of the battery obtained in Example 4 and Comparative Example 4. Fig.

Claims (10)

리튬염;Lithium salts; 비수계 유기 용매; 및Non-aqueous organic solvents; And 하기 화학식 1의 화합물;을 포함하는 유기 전해액:1. An organic electrolytic solution comprising: <화학식 1>&Lt; Formula 1 >
Figure 112014071660346-pat00006
Figure 112014071660346-pat00006
식중,In the formula, 상기 n은 1 내지 5의 정수를 나타내고,N represents an integer of 1 to 5, 상기 Z는 전자 흡인성 작용기를 나타내고,Z represents an electron-withdrawing functional group, 상기 전자 흡인성 작용기가 시아노기, 니트로기, 할로겐 원자, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 할로알킬기이고, Wherein the electron-withdrawing functional group is a cyano group, a nitro group, a halogen atom, or a substituted or unsubstituted haloalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, 상기 R1, R2, R3, R4 및 R5는 각각 동일 또는 상이할 수 있으며, 수소원자, 할로겐원자, 니트로기, 시아노기, 카르복실기, 아실기, 설포닐기, 카르복시알데히드기, 카르복시아미도기, 4급 암모늄기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 2 내지 20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 2 내지 20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의 아릴옥시카르보닐기, 탄소수 8 내지 30의 아르알킬옥시카르보닐기, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소원자수 1 내지 20의 할로알킬기를 나타낸다.R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 may be the same or different and each represents a hydrogen atom, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, a carboxyl group, an acyl group, a sulfonyl group, a carboxyaldehyde group, , A quaternary ammonium group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms, An aryl group having 6 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkoxy group having 2 to 20 carbon atoms A substituted or unsubstituted aryloxycarbonyl group having 7 to 30 carbon atoms, an aralkyloxycarbonyl group having 8 to 30 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted haloalkyl group having 1 to 20 carbon atoms I will.
삭제delete 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 n이 1의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 유기 전해액.Wherein n has a value of 1. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 화학식 1의 화합물의 함량이 유기 전해액 전체 중량에 대하여 0.01 내지 10중량%인 것을 특징으로 하는 유기 전해액.Wherein the content of the compound of Formula 1 is 0.01 to 10% by weight based on the total weight of the organic electrolytic solution. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 화학식 1의 화합물의 함량이 유기 전해액 전체 중량에 대하여 1 내지 5중량%인 것을 특징으로 하는 유기 전해액.Wherein the content of the compound of Formula 1 is 1 to 5% by weight based on the total weight of the organic electrolytic solution. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 비수계 유기 용매가 고유전율 용매와 저비점 용매로 이루어진 혼합 유기용매인 것을 특징으로 하는 유기 전해액.Wherein the non-aqueous organic solvent is a mixed organic solvent consisting of a high-dielectric solvent and a low-boiling solvent. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 비수계 유기 용매가 환상 카보네이트, 비환상 카보네이트, 지방족 카르복실산 에스테르, 비환상 에테르, 환상 에테르, 알킬 인산 에스테르 및 그 불화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 유기 전해액.Wherein the non-aqueous organic solvent is at least one selected from the group consisting of cyclic carbonates, non-cyclic carbonates, aliphatic carboxylic acid esters, acyclic ethers, cyclic ethers, alkyl phosphate esters and fluorides thereof. . 제7항에 있어서,8. The method of claim 7, 상기 환상 카보네이트가 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트 및 비닐렌 카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 유기 전해액.Wherein the cyclic carbonate is at least one selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and vinylene carbonate. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 화학식 1의 화합물이 하기 화학식 2의 화합물인 것을 특징으로 하는 유기 전해액.Wherein the compound of formula (1) is a compound of formula (2). <화학식 2>(2)
Figure 112008016949719-pat00007
Figure 112008016949719-pat00007
제1항, 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 유기 전해액;10. An organic electrolytic solution according to any one of claims 1 to 9, 양극;anode; 음극; 및cathode; And 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터;를 구비하는 리튬 전지.And a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode.
KR20080021565A 2008-03-07 2008-03-07 Organic eletrolyte and lithium battery using the same KR101483126B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20080021565A KR101483126B1 (en) 2008-03-07 2008-03-07 Organic eletrolyte and lithium battery using the same
US12/196,371 US8101297B2 (en) 2008-03-07 2008-08-22 Organic electrolytic solution and lithium battery using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20080021565A KR101483126B1 (en) 2008-03-07 2008-03-07 Organic eletrolyte and lithium battery using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090096153A KR20090096153A (en) 2009-09-10
KR101483126B1 true KR101483126B1 (en) 2015-01-15

Family

ID=41053949

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20080021565A KR101483126B1 (en) 2008-03-07 2008-03-07 Organic eletrolyte and lithium battery using the same

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8101297B2 (en)
KR (1) KR101483126B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2510787A1 (en) 2011-04-15 2012-10-17 Bayer Cropscience AG Propenoates as fungicides
CN108475820A (en) 2015-09-23 2018-08-31 国轩高科美国研究院 Fluorinated acrylic ester as lithium ion battery electrolyte additive

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000223154A (en) * 1999-01-29 2000-08-11 Sanyo Electric Co Ltd Lithium secondary battery
JP2003346810A (en) 2002-05-18 2003-12-05 Samsung Sdi Co Ltd Lithium secondary battery with suppressed decomposition of electrolytic solution and production method thereof
US20060147809A1 (en) 2004-05-28 2006-07-06 The University Of Chicago Long life lithium batteries with stabilized electrodes
JP2007242496A (en) 2006-03-10 2007-09-20 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2677175B1 (en) * 1991-05-31 1997-01-31 Alsthom Cge Alcatel RECHARGEABLE ELECTROCHEMICAL GENERATOR WITH LIQUID ELECTROLYTE AND LITHIUM / CARBON ANODE.
FR2677174B1 (en) * 1991-05-31 1993-08-06 Alsthom Cge Alcatel RECHARGEABLE ELECTROCHEMICAL GENERATOR WITH SOLID ELECTROLYTE.
FR2719161B1 (en) 1994-04-22 1996-08-02 Accumulateurs Fixes Electrochemical rechargeable lithium battery with carbon anode.
US5656981A (en) * 1995-05-26 1997-08-12 Nippondenso Co., Ltd. Magnet switch for starters
FR2738396B1 (en) * 1995-09-05 1997-09-26 Accumulateurs Fixes LITHIUM RECHARGEABLE ELECTROCHEMICAL GENERATOR ANODE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000223154A (en) * 1999-01-29 2000-08-11 Sanyo Electric Co Ltd Lithium secondary battery
JP2003346810A (en) 2002-05-18 2003-12-05 Samsung Sdi Co Ltd Lithium secondary battery with suppressed decomposition of electrolytic solution and production method thereof
US20060147809A1 (en) 2004-05-28 2006-07-06 The University Of Chicago Long life lithium batteries with stabilized electrodes
JP2007242496A (en) 2006-03-10 2007-09-20 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
US8101297B2 (en) 2012-01-24
US20090226818A1 (en) 2009-09-10
KR20090096153A (en) 2009-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11177507B2 (en) Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same
JP4001580B2 (en) Organic electrolyte and lithium battery using the same
KR101075319B1 (en) Electrolyte for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery comprising the same
KR100536196B1 (en) A non-aqueous electrolyte and a lithium secondary battery comprising the same
KR101386165B1 (en) Organic electrolytic solution comprising vinyl based compound and lithium battery employing the same
KR101211127B1 (en) Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same
US20070148554A1 (en) Non-aqueous electrolytic solution and lithium secondary battery
KR100428615B1 (en) A electrolyte for a lithium secondary battery
JP4110131B2 (en) Organic electrolyte and lithium battery using the same
KR100984134B1 (en) Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same
JP2005285491A (en) Nonaqueous electrolyte solution and lithium secondary battery using it
US20040157133A1 (en) Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising same
KR101451804B1 (en) Organic electrolytic solution and lithium battery employing the same
KR100515331B1 (en) Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising same
US7794885B2 (en) Non-aqueous electrolytic solution and lithium secondary battery
KR100683666B1 (en) Organic electrolytic solution and lithium battery employing the same
JP4153170B2 (en) Electrolyte for lithium secondary battery
KR20040043993A (en) An electrolyte for a lithium ion battery and a lithium ion battery comprising the same
KR102488633B1 (en) Electrolyte Additives for Secondary Batteries, Non-Aqueous Electrolytes for Lithium Secondary Batteries Containing the Same, and Lithium Secondary Batteries Including the Same
KR101483126B1 (en) Organic eletrolyte and lithium battery using the same
KR101537848B1 (en) Electrolyte solution for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same
KR101156537B1 (en) Lithium polymer battery
KR101512713B1 (en) Organic electrolytic solution and lithium battery employing the same
KR101004399B1 (en) Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same
KR20230080622A (en) Electrolyte for secondary battery and secondary battery comprising the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee